SPECIFICS OF ECOLOGICAL ASSESSMENT OF SOIL PROPERTIES OF URBAN ECOSYSTEMS

В полной мере  функции динамического равновесия и устойчивого развития способны выполнять ландшафты, находящиеся в природном, неизмененном состоянии. Если же природные компоненты оказываются нарушенными, выполнение  функций саморегуляции становится неполным или совсем прекращается. Это, соответственно, приводит к потерям: снижению урожаев, истощению природных ресурсов, таким образом, степень нарушения природных компонентов ландшафта в значительной степени влияет на степень удовлетворения человеческих потребностей

К промышленно-урбанизированным территориям относят территории городов с высокой численностью населения, развитой инфраструктурой и транспортной сетью

Среди многочисленных поллютантов антропогенного характера, одними из самых распространенных в городской черте загрязнителей является группа углеводородов, к которым относят бензин, керосин, мазут, масла и их примеси. Последствия от загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами зависят от количества и состава загрязняющих веществ, условий внешней среды и свойств почвы. Под воздействием данных загрязняющих веществ происходят необратимые изменения морфологических, физико-химических и микробиологических свойств почвы. Изменяется кислотность, нарушается структура, снижается водопроницаемость, меняются окислительно-восстановительные условия, изменяется структура микробных ценозов, нарушаются микробиологические процессы и т.д.

Одним из главных загрязнителей городских ландшафтов являются тяжелые металлы, что обусловлено повсеместным участием их в промышленном производстве. В связи с несовершенными системами очистки тяжелые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и в почву, загрязняя и отравляя ее. Почва в свою очередь, служит источником вторичного загрязнения приземного воздуха, а также почвенных и грунтовых вод. На сегодняшний день имеется большое количество исследований, отражающих поступление и трансформацию тяжелых металлов в почвенный покров

Одним из важнейших мероприятий, позволяющих объективно оценить состояние почвенного покрова земель, находящихся в зоне влияния крупных городов с высоким уровнем антропогенного воздействия и промышленных центров, является проведение регулярного мониторинга содержания в почве загрязняющих веществ. Цель проведенного исследования – анализ особенностей пространственного распределения тяжелых металлов в почве  в пределах городского ландшафта и оценка эффективности основных критериев, используемых для  идентификации источников загрязнения почвенного покрова.

Для оценки состояния урбоэкосистем с высоким уровнем антропогенной нагрузки был выбран участок территории учебно-опытного поля Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. С одной стороны, опытное поле примыкает к территории государственного музея заповедника «Царское Село»  и Александровскому парку. С другой стороны, территория вплотную граничит с площадкой обслуживания техники городского коммунально-бытового хозяйства. Для  экологического анализа был проведен отбор проб из отвала городского мусора, почвы на разном расстоянии от отвала и воды из поверхностных источников, находящихся в зоне влияния. Отбор проб почвы производился на глубину пахотного слоя агрохимическим буром в соответствии с ГОСТом 28168-89

Для изучения исследуемых показателей почв было отобрано  четыре пробы: образец №1 – «отвал»; образец №2 – «точка 10 м от отвала», образец №3 – «точка 30 м от отвала»; образец №4 – «точка 40 м от отвала».

Уровень содержания тяжелых металлов в почве является косвенным показателем степени техногенной нагрузки и потенциальной опасности для здоровья населения на конкретной территории. Содержание тяжелых металлов в почвах исследуемого участка представлено в табл. 1.

Экологический мониторинг включает в себя обнаружение и изучение признаков, характеризующих современное и ожидаемое состояние окружающей среды, экосистем и ландшафтов, а также разработку методов и средств обнаружения, предупреждения и ликвидации источников негативных экологических явлений и процессов. Определение степени контрастности загрязнения тяжелыми металлами позволяет дать предварительное заключение о характере источника загрязнения. Для оценки степени контрастности ореола загрязнения может использоваться индекс контрастности, рассчитываемый по формуле, предложенной В.А. Алексеенко

,

где:

Ca – концентрация элемента в почве в точке а, мг/кг;

Cb – концентрация элемента в почве в точке b, мг/кг;

L – расстояние между точками a и b, м.

Степень контрастности ореола загрязнения оценивается по следующей градации:

˃ 1,0 – чрезвычайно контрастное загрязнение;

0,1 – 1,0 – контрастное загрязнение;

0,01 – 0,1 – средняя контрастность загрязнения;

˂ 0,01 – слабая контрастность загрязнения.

Из полученных данных следует, что исследуемый участок по степени контрастности загрязнения почвы тяжелыми металлами оценивается как контрастный (табл. 2).

Источник контрастного загрязнения может быть связан в основном с выбросами промышленности и транспорта относительно небольшой интенсивности

Главным источником загрязнения почвы на данной территории является отвал городского мусора. Данный вывод подтверждает и рассчитанный коэффициент корреляции между содержанием мышьяка, меди, цинка и кадмия в образцах, отобранных на разном удалении от него. Коэффициент корреляции между значениями загрязнения образцов №1 «Отвал» и образцов №2, №3, №4 колебался от 0,94 до 0,96. Причем, чем ближе к источнику загрязнения было место отбора пробы, тем выше был коэффициент корреляции.

Работа автотранспорта, выбросы газа и сброс сточных вод  промышленных предприятий приводят к загрязнению окружающей природной среды и наносят большой ущерб экологическим системам городов. Хозяйственная деятельность человека в пределах городов является основным источником загрязнения поверхностных вод  тяжелыми  металлами и различными органическими токсикантами. Среди многочисленных вредных веществ антропогенного характера, нефтепродуктам принадлежит одно из лидирующих мест в загрязнении городских водоемов. Результаты анализа воды, отобранной из ближайших к дороге водных объектов, представлены в таблице 3.

Во всех отобранных пробах были обнаружены медь, цинк и мышьяк. Уровни загрязнения по данным металлам и мышьяку не превышают норму ПДК. Содержание нефтепродуктов во всех образцах воды превышает уровень ПДК: в образце №1 – в 4,5 раза. В образце №2 – в 6 раз, в образце №3 – в 5,8 раз. Это можно объяснить тем, что стоки, попадающие в поверхностные воды, содержат бензин, керосин, топливные масла.

Оценка содержания тяжелых металлов в почве исследуемого участка Пушкинского района Санкт-Петербурга показала, что территория существенно загрязнена кадмием и медью. Значения содержания их в почве  составили  1,8 ПДК и  2,5ПДК соответственно.

Анализ основных критериев, используемых для  идентификации источников загрязнения почвенного покрова, показал, что основным источником загрязнения  земель является отвал городского мусора. Высокий коэффициент корреляции (0,94-0,99) между содержанием тяжелых металлов в нем и  исследуемых образцах почв прилежащей территории указывает на тесную связь признаков и загрязнение из одного источника.

Рассчитанный индекс контрастности указывает, что  источник  загрязнения связан в основном с выбросами промышленности и транспорта относительно небольшой интенсивности.

Воды поверхностных объектов загрязнены характерными для городской среды веществами.